基于OMAP3平臺(tái)的MID解決方案
加入技術(shù)交流群
Intel目前的MID解決方案包括兩種芯片：一是Atom CPU，二是被稱作System Controller Hub的獨(dú)立芯片組，可提供存儲(chǔ)器控制器、視頻解碼器、圖形引擎以及I/O等功能。如果采用外部存儲(chǔ)器與電源管理器件來支持這兩顆芯片，那么封裝總面積將達(dá)到666平方毫米。從Atom所需的全部板級(jí)空間來看，Atom更適用于2磅重的筆記本電腦，而不是0.5磅重的平板型MID或0.25磅重的小型MID。
圖2：具有MID系統(tǒng)連接的TIOMAP3x處理器
與之相反，TI的OMAP3平臺(tái)在單個(gè)器件上集成了所有處理器、加速器、存儲(chǔ)器控制器以及系統(tǒng)外設(shè)，封裝面積僅為144平方毫米，與Centrino Atom相比，OMAP3的芯片空間節(jié)省了75%以上。此外[1]，基于OMAP3平臺(tái)的器件支持“層疊封裝”(PoP)垂直堆棧的存儲(chǔ)器，從而無需使用附加的板級(jí)空間，而Atom的產(chǎn)品則做不到這一點(diǎn)。當(dāng)添加電源管理與垂直堆棧的存儲(chǔ)器以形成完整的電路板時(shí)，基于OMAP3平臺(tái)的設(shè)計(jì)與功能相當(dāng)?shù)腁tom系統(tǒng)相比，所需組件板級(jí)空間可節(jié)省80%以上[2]。使用OMAP3所節(jié)省的總體PCB面積甚至更達(dá)驚人的90%[3]。
工藝節(jié)點(diǎn)制造技術(shù)的重要意義
處理器設(shè)計(jì)對(duì)整體系統(tǒng)的成功至關(guān)重要。相對(duì)于以前的x86處理器，Intel Atom CPU確實(shí)實(shí)現(xiàn)了幾項(xiàng)改進(jìn)。值得注意的是，Atom采用45納米的CMOS工藝制造可實(shí)現(xiàn)更小的裸片面積，且與前代產(chǎn)品相比，功耗更低。不過，單從工藝節(jié)點(diǎn)來評(píng)判產(chǎn)品可能并不準(zhǔn)確，因?yàn)锳tom功耗的降低并不是通過工藝進(jìn)步，而是通過犧牲性能才實(shí)現(xiàn)的。若計(jì)算每次循環(huán)的工作效率，Atom的性能遠(yuǎn)低于之前的處理器，在相同頻率下大約只提供前代處理器50%的性能。例如，一款1.6GHz的Atom處理器的性能約相當(dāng)于較早的800MHz Pentium M處理器[4]。因此，即便同樣是英特爾器件，也不能教條地通過時(shí)鐘速度來判斷性能高低。
此外，由于Intel以前一直為PC而不是移動(dòng)設(shè)備開發(fā)處理器，因此，相對(duì)于TI專為移動(dòng)領(lǐng)域優(yōu)化的65納米工藝技術(shù)，Intel的45納米工藝在性能功耗比方面并不占優(yōu)。就裸片大小而言，Atom盡管采用了45納米工藝，但面積仍然是OMAP3器件中Cortex-A8處理器的兩倍。
功耗優(yōu)勢(shì)
對(duì)MID的重要要求之一是單次充電即可整天平穩(wěn)工作而不會(huì)影響性能。相對(duì)于PC，移動(dòng)手持終端更應(yīng)該滿足這個(gè)要求。由于MID不需要臺(tái)式計(jì)算機(jī)那么高的性能，因此Atom CPU在確保提供較高電源效率的情況下，性能有所下降或許是可以接受的。根據(jù)Intel提供的數(shù)據(jù)，Atom CPU本身在頻率為800MHz時(shí)的最高熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)為0.65W，在頻率為1.86GHz時(shí)為2.4W[5]。但是，由于MID系統(tǒng)特有的圖形與多媒體處理仍然是在采用130納米工藝制造的系統(tǒng)芯片組中進(jìn)行的，因此Atom雙芯片解決方案的功耗極高：800MHz時(shí)為2.95W，1.8GHz時(shí)高達(dá)4.7W。相比之下，集成OMAP3解決方案即便在頻率為800MHz時(shí)的最高功耗也僅為750mW，相當(dāng)于雙芯片Atom解決方案的1/4。由于TI解決方案的系統(tǒng)其它部分的功耗基本與此相同，因此其針對(duì)Web瀏覽與視頻播放的電池使用壽命可延長(zhǎng)2至3倍[6]。
不過，工作狀態(tài)僅是其中的一部分因素。Atom CPU本身在深度睡眠模式下就會(huì)消耗移動(dòng)設(shè)備的大量電源，約為80～100mW，相比之下，整個(gè)OMAP3平臺(tái)僅為0.1mW[7]。在多數(shù)使用情形下，Atom CPU睡眠模式下的功耗便達(dá)到了足以使OMAP3產(chǎn)品處于正常工作模式所需的功耗?？傮w說來，OMAP3處理器待機(jī)情況下的電源效率是雙芯片Atom解決方案的50倍，這主要?dú)w功于架構(gòu)內(nèi)置的TI移動(dòng)工藝創(chuàng)新以及SmartReflex電源與性能技術(shù)。
如果綜合考慮工作模式和待機(jī)模式下電流的消耗情況，結(jié)果就顯而易見了。Intel指出，假設(shè)處理器80%的時(shí)間處于深度睡眠模式，1%的時(shí)間以最高速度運(yùn)行，則頻率為800MHz時(shí)平均功耗為160mW[8]。在相同條件下，OMAP3 Cortex-A的功耗僅為25mW，即約為Atom解決方案的15%[9]。就工作時(shí)間而言，基于OMAP3平臺(tái)的系統(tǒng)毋需充電就能持續(xù)工作一整天。在不使用系統(tǒng)的情況下，基于OMAP3平臺(tái)的系統(tǒng)一次充電即可持續(xù)待機(jī)一周乃至更長(zhǎng)時(shí)間，大大優(yōu)于其他同類競(jìng)爭(zhēng)解決方案。
不同類型電池的表現(xiàn)情況證明了上述兩種解決方案的功耗水平差異。Atom面向MID的參照設(shè)計(jì)和規(guī)范均建立在3,000mAh電池的基礎(chǔ)之上，而基于ARM的MID設(shè)計(jì)一般使用1,400mAh的電池[10]。采用Atom設(shè)計(jì)的Nettop產(chǎn)品對(duì)電池的要求甚至更高，需為50Wh[11]。由于電池的尺寸和重量與電量成正比，因此采用OMAP3處理器的MID就顯得非常小巧輕便。
當(dāng)前就緒的MID解決方案
TI在不斷改進(jìn)OMAP平臺(tái)，Intel的發(fā)展戰(zhàn)略同樣也強(qiáng)調(diào)在后續(xù)幾代Atom解決方案中進(jìn)一步提高芯片組的集成度。目前，MID制造商可用的唯一x86技術(shù)就是雙芯片Atom解決方案，但這種解決方案占用面積大、價(jià)格昂貴，而且功耗非常高。與其它Intel處理器相比，這種解決方案的CPU在某些方面可能性能不錯(cuò)，但我們認(rèn)為，這種CPU和雙芯片解決方案均不能完全滿足MID市場(chǎng)對(duì)減少空間占用、降低功耗和成本的需求。
評(píng)論